第六章相平衡
指出下列平衡系统中的组分数C，相数P及自由度F。
（1）I
2
(s)与其蒸气成平衡；
（2）CaCO
3(s)与其分解产物CaO(s)和CO
2
(g)成平衡；
（3）NH
4HS(s)放入一抽空的容器中，并与其分解产物NH
3
(g)和H
2
S(g)成平衡；
（4）取任意量的NH
3(g)和H
2
S(g)与NH
4
HS(s)成平衡。
（5）I
2作为溶质在两不互溶液体H
2
O和CCl
4
中达到分配平衡（凝聚系统）。
解：（1）C = 1, P = 2, F = C–P + 2 = 1 – 2 + 2 = 1.
（2）C = 3 – 1 = 2, P = 3, F = C–P + 2 = 2 – 3 + 2 = 1.
（3）C = 3 – 1 – 1 = 1, P = 2, F = C–P + 2 = 1 – 2 + 2 = 1.
（4）C = 3 – 1 = 2, P = 2, F = C–P + 2 = 2 – 2 + 2 = 2.
（5）C = 3, P = 2, F = C–P + 1 = 3 – 2 + 1 = 2.
常见的Na
2CO
3
(s)水合物有Na
2
CO
3
∙H
2
O(s)，Na
2
CO
3
∙7H
2
O(s)和Na
2
CO
3
∙10H
2
O(s).
（1）下，与Na
2CO
3
水溶液及冰平衡共存的水合物最多能有几种
（2）20℃时，与水蒸气平衡的水合物最多可能有几种
解:（1）C = S – R - R' = 2 – 0 – 0 =2
F = C–P + 1 =2 –P + 1= 3 – P ≥0，即P-2≤1，那么能与Na
2CO
3
水溶液及冰平衡共存的水合物最多只有一种。
（2）C = S – R - R' = 2 – 0 – 0 =2
F = C–P + 1 =2 –P + 1= 3 – P ≥0，即P-1≤2，那么与水蒸气平衡的水合物最多可能有两种。
单组分系统碳的想吐（示意图）如附图所示。
（1）分析图中各点、线、面的相平衡关系及自由度数；
（2）25℃，下，碳以什么状态稳定存在
（3）增加压力可以使石墨转换为金刚石。已知石墨的摩尔体积大于金刚石的摩尔体积，那么加压使石墨转换为金刚石的过程吸热还是放热
解：（1）OA线——石墨和金刚石的平衡 F=1
OB线——石墨和液相碳的平衡 F=1
OC线——金刚石和液相碳的平衡 F=1
O点——石墨，金刚石和液相碳的三相平衡点 F=0
A点——石墨和金刚石的不可区分点
B点——石墨和液相碳的不可区分点
C点——金刚石和液相碳的不可区分点
（2）从相图上可直接读得，碳在25℃，时稳定存在的形式是石墨；
（3）由克拉佩龙方程：m
m V T H dT dp βαβ
α∆∆=
若增加压力：0>dT dp
，即 0>m
m V T H βαβα∆∆，又有 00已知甲苯、苯在90 C 下纯液体的饱和蒸气压分别为 kPa 和 kPa 。两者可形成理想液态混合物。取200.0 g 甲苯和200.0 g 苯置于带活塞的导热容器中，始态为一定压力下90
C 的液态混合物。在恒温90
C 下逐渐降低压力，问
（1）压力降到多少时，开始产生气相，此气相的组成如何 （2）压力降到多少时，液相开始消失，最后一滴液相的组成如何
（3）压力为 kPa 时，系统内气-液两相平衡，两相的组成如何两相的物质的量各位多少
解：原始溶液的组成为
（1）刚开始出现气相时，可认为液相的组成不变，因此
（2）只剩最后一滴液体时，可认为气相的组成等于原始溶液的组成
（3）根据（2）的结果
由杠杆原理知，
kPa下水(A)-醋酸(B)系统的气-液平衡数据如下。
100
（2）从图上找出组成为的气相的泡点。
（3）从图上找出组成为的液相的露点。
（4）C时气-液平衡两相的组成是多少
（5）9 kg水与30 kg醋酸组成的系统在C达到平衡时，气-液两相的质量各位多少
解：（1）气-液平衡的温度-组成图为
（2）的气相的泡点为C。
（3）的液相的露点为C。
（4）C时气-液平衡两相的组成，。（5）系统代表点
已知水-苯酚系统在30 C液-液平衡时共轭溶液的组成为：L
1
（苯酚溶
于水）， %；L
2
（水溶于苯酚）， %。
（1）在30 C，100 g苯酚和200 g水形成的系统达液-液平衡时，两液相的质量各为多少
（2）在上述系统中若再加入100 g苯酚，又达到相平衡时，两液相的质量各变到多少
解：（1）系统代表点
，根据杠杆原理
（3）系统代表点
水-异丁醇系统液相部分互溶。在 kPa下，系统
的共沸点为C。气(G)、液(L
1)、液(L
2
)三相
平衡时的组成依次为： %； %； %。
